JP4199229B2 - 流体機械の漏れ検査方法、当該方法に用いられる装置、及び当該方法を介して製造された流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、流体機械の漏れ検査方法、当該方法に用いられる装置、及び当該方法を介して製造された流体機械に関する。

この種の流体機械、例えば圧縮機のハウジング内には作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するユニットが備えられ、作動流体の流動を生成している。そのため、このハウジングには気密性が要求され、ハウジングの検査としてはトレーサガス（検査用ガス）を利用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。鋳造で成形されたハウジングを例に挙げると、このハウジング内にトレーサガスを封入し、ハウジング外部へのトレーサガスの微細な漏れ量を検出してハウジングの可否を判定している。
特開２００３−４２８８９号公報

ところで、上述したハウジングの可否は、ガスの封入開始から一定期間の経過時点におけるトレースガスの漏れ量、つまり、定点で検出されたトレースガスの出力値を用い、この出力値と正常製品による判定閾値と比較して判定されている。
しかしながら、鋳造にて成形されたハウジングには鋳造巣が存在し、この鋳造巣には様々な形状があることに留意しなければならない。具体的には、封入開始当初からハウジング外部への漏れ量が顕著に現れる鋳造巣の他、封入開始当初の漏れ量は極僅かであり、ハウジング外部への漏れ量が顕著に現れるまでに長期間を要する鋳造巣もある。この後者の鋳造巣による漏れ状態をスローリークと称するが、上記従来の検査ではこのスローリークを生じさせるハウジングの排除が困難であるとの問題が生ずる。上記定点におけるトレースガスの出力値が正常製品による判定閾値を下回っていれば、この判定閾値をいずれ超える場合であっても、ハウジングは合格と判定されてしまうからである。

一方、このスローリークを生じさせるハウジングの排除を図るべく、スローリークによるガス拡散に要する期間を設けることも考えられるが、これでは、ハウジングの検査に長期間を要し、流体機械の生産性の低下が懸念される。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、スローリークの漏れ状態にあるハウジングを短期間に排除することができる流体機械の漏れ検査方法、当該方法に用いられる装置、及び当該方法を介して製造された流体機械を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の流体機械の漏れ検査方法は、流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、ガスの漏れ量を出力値として検出する方法であって、正常製品内のガスの安定に要する期間が経過した時点の漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する１次判定工程と、期間が経過した時点から漏れ量を複数回検出し、漏れ量の変動割合に基づいてハウジングの可否を更に判定する２次判定工程とを具備することを特徴としている。

また、請求項２記載における流体機械の漏れ検査方法に用いられる装置は、流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、ガスの漏れ量を出力値として検出する装置であって、正常製品内の前記ガスの安定に要する期間が経過した時点の漏れ量を検出し、漏れ量に基づいてハウジングの可否を判定する１次判定部と、期間が経過した時点から漏れ量を複数回検出し、漏れ量の変動割合に基づいてハウジングの可否を更に判定する２次判定部とを具備することを特徴としている。

更に、請求項３記載における漏れ検査方法を介して製造された流体機械は、鋳造によって成形されたハウジングと、ハウジング内を延び、ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、ハウジング内に収容され、回転軸に駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するユニットとを具備し、ハウジングは、ハウジング内に封入されたトレースガスの漏れ量が検出されており、正常製品内のトレースガスの安定に要する期間が経過した時点の漏れ量を検出し、漏れ量に基づいて可否の１次判定がなされるとともに、期間が経過した時点から漏れ量を複数回検出し、漏れ量の変動割合に基づいて可否の２次判定が更になされていることを特徴としている。

従って、請求項１記載における本発明の流体機械の漏れ検査方法や、請求項２記載の装置によれば、１次判定として、１点のみの定点で検出されたトレースガスの漏れ量からハウジングの可否を判定する。次いで、２次判定として、この定点の経過時点から速やかに漏れ量を複数回検出し、この漏れ量の変動割合（勾配）を求めてハウジングの可否を判定している。よって、従来の如くガス拡散に要する期間を設けることなく、スローリークの漏れ状態にあるハウジングが排除可能となるし、ハウジングの検査も短期間に抑えられる。この結果、流体機械の生産性の向上に寄与する。

また、請求項３記載の流体機械によれば、ハウジングは、１点のみの定点で検出されたトレースガスの漏れ量による判定の他、この定点の経過時点から速やかに漏れ量を複数回検出し、この漏れ量の変動割合（勾配）に基づく判定もなされている。従って、当該ハウジングは、各種の鋳造巣、特に発見の困難な巣も適切に排除され、流体機械の信頼性向上が達成される。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る漏れ検査装置を示す。当該漏れ検査装置２は真空容器法（ベルジャー法）によるものであり、試験体を配置させるチャンバ４を備えている。
チャンバ４にはヘリウムガス（トレーサガス）の検出ライン６が接続されている。この検出ライン６の途中にはバルブ８を介して真空ポンプ１０が連結されており、チャンバ４内の真空状態を形成可能に構成されている。また、この検出ライン６の端部にはディテクタ１２が連結され、試験体からチャンバ４内に漏れた微量のヘリウムガスを電圧に変換し、出力値として検出している。

一方、本実施形態の試験体は圧縮機（流体機械）２８である。この圧縮機２８は車両用空調装置の冷凍回路に用いられており、鋳造によって成形されたハウジング３０を備え、このハウジング３０内には、図示しない軸受を介して回転自在に支持された回転軸や、この回転軸に駆動されて作動流体としての冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニット（ユニット）が配設されている。

そして、このハウジング３０の適宜位置にはヘリウムガスの供給ライン１６が接続されており、供給ライン１６の端部にはバルブ１８を介してガスボンベ２０が連結され、ヘリウムガスがハウジング３０の内部に供給される。また、チャンバ４には校正ライン２２が接続され、校正ライン２２の端部にはバルブ２４を介して校正リーク２６が連結されている。これにより、ディテクタ１２の出力値が校正される。

また、上記ディテクタ１２はコントローラ１４を備えており、このコントローラ１４にはタイマの他、１次判定部及び２次判定部を有している。
具体的には、１次判定部では、定点測定検査によってハウジング３０の可否を判定している。より詳しくは、正常製品内にてヘリウムガスの封入開始から安定に要するまでの期間が経過した時点におけるハウジング３０からのヘリウムガスの漏れ量を検出し、この漏れ量と判定閾値（マスターリークの基準出力値）との比較に基づいてハウジング３０の合格或いは不合格を判定している。正常製品内に封入されたヘリウムガスは、所定期間（例えば、封入開始から約６秒後）が経過すると、正常製品のハウジング内で安定すると擬制できるからである。そこで、このヘリウムガスの安定に要する上記所定期間が経過した時点を定点とし、ヘリウムガスの漏れ量がディテクタ１２で検出されている。

これに対し、２次判定部では、出力微小変動測定検査によってハウジング３０の可否を判定している。より具体的には、上記定点が経過した時点からヘリウムガスの漏れ量をディテクタ１２で複数回（例えば、定点経過から約４秒間のうちに４回）検出しており、この漏れ量の変動割合（傾き）と判定閾値（基準勾配）との比較に基づいてハウジング３０の合格或いは不合格を判定している。これにより、スローリークの漏れ状態にあるハウジングを排除する。

図２を参照すると、コントローラ１４による漏れ検査のフローチャートが示されており、以下、上記のように構成された漏れ検査装置２の本発明に係る作用について説明する。
まず、ハウジング３０をチャンバ４内に設置する工程、このチャンバ４及びハウジング３０の各内部を真空状態にする工程を経た後、同図のステップＳ２０１の如く、供給ライン１６を介してハウジング３０内にヘリウムガスを封入する工程が行われ、そして、ステップＳ２０２に進み、ハウジング３０からチャンバ４内に漏れるヘリウムガスの検出がディテクタ１２で開始される。

次に、ステップＳ２０３ではヘリウムガスの封入開始から６秒が経過しているか否かが判別される。そして、正常製品内ではヘリウムガスの安定に要する期間が経過していると判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ２０４に進み、このヘリウムガスの漏れ量と判定閾値との比較が行われる。
つまり、このステップＳ２０４では、上記１次判定部にて、定点におけるヘリウムガスの出力値がマスターリークによる基準出力値Ａよりも小さいか否かが判別され（１次判定工程）、この基準出力値Ａよりも漏れ量が少ないと判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはハウジング３０は１次検査を合格し、ステップＳ２０５に進む。

続いて、ステップＳ２０５では、上記２次判定部にて、上記定点の経過時点から毎秒１回の割合で検出されたヘリウムガスの出力値を記憶しつつ、ヘリウムガスの封入開始から１０秒が経過しているか否かが判別される（２次判定工程）。そして、上記定点の経過時点から４回の継続した検出が行われ、封入開始から１０秒が経過したと判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、上記２次判定部にて、上記定点からの経過時間（約４秒間）に対する記憶されたヘリウムガスの漏れ量の変動量、換言すれば、漏れ量の変動割合を線形近似式で算出し、この漏れ量の変動割合と判定閾値との比較が行われる。
つまり、このステップＳ２０６では、上記４秒間におけるヘリウムガスの出力値勾配が基準勾配αよりも小さいか否かが判別され（２次判定工程）、この基準勾配αよりも漏れ量の変動割合が小さいと判定された場合、すなわち、ＹＥＳのときにはハウジング３０は２次検査を合格し、ステップＳ２０７に進んで最終合格となる。そして、ハウジング３０内のヘリウムガスを排気し、チャンバ４及びハウジング３０の各内部を大気圧状態にする工程、ハウジング３０を洗浄する工程を経た後、一連のルーチンを抜ける。

一方、上述したステップＳ２０４にて、定点におけるヘリウムガスの出力値がマスターリークによる基準出力値Ａよりも大きいと判定された場合には、ハウジング３０は１次検査が不合格となる。若しくは、ステップＳ２０６にて、上記定点からの経過時間（約４秒間）におけるヘリウムガスの出力値勾配が基準勾配αよりも大きいと判定された場合には、ハウジング３０は２次検査が不合格となる。

このように、ハウジング３０が１次検査、或いは２次検査のいずれかで不合格とされたときにはステップＳ２０８に進み、ハウジング３０は最終的に不合格とされる。そして、この場合には、ハウジング３０内のヘリウムガスを排気し、チャンバ４及びハウジング３０を大気圧状態にする工程を経た後、一連のルーチンを抜ける。
以上のように、本実施形態の１次判定部では、１点のみの定点で検出されたヘリウムガスの漏れ量からハウジング３０の可否を判定する。次いで、２次判定部では、この定点の経過時点から速やかに漏れ量を４回検出し、この漏れ量の変動割合（勾配）を求めてハウジング３０の可否を判定している。

より具体的には、図３に示されるように、マスターリーク（図中、二点鎖線で示す）の出力値は封入開始から約６秒後に基準出力値Ａに到達し、その後サチュレートしているのに対し、試験体Ｉ（図中、点線で示す）の出力値は、この約６秒の到達時点にて基準出力値Ａよりも既に大きな値になっているため（●印）、当該試験体Ｉは上記１次判定工程にて不合格と判定される。一方、試験体ＩＩ（図中、一点鎖線で示す）や試験体ＩＩＩ（図中、実線で示す）は、いずれも約６秒の到達時点にて基準出力値Ａよりも小さな値になっているので、上記１次判定工程では合格と判定される。

しかしながら、上記試験体ＩＩ（図中、一点鎖線で示す）はサチュレートせず、センシング時間の経過とともに出力値が増加し続け、いずれ基準出力値Ａを超える程の漏れ状態に至る。そこで、上記２次判定工程では、上記約６秒の到達時点から約１０秒の到達時点までに出力値を４回検出しており（○印）、上記試験体ＩＩの出力値勾配が基準勾配αよりも大きな値になっているため、当該試験体ＩＩは不合格と判定される。そして、基準勾配αよりも小さな値になっている上記試験体ＩＩＩ（図中、実線で示す）のみが最終合格と判定されることになる。

従って、上記試験体ＩＩのようなスローリークの漏れ状態にあるハウジングが排除可能となり、圧縮機２８の信頼性が向上する。しかも、ハウジング３０の検査は封入開始から約１０秒間との短期間で済むので、圧縮機２８の生産性の向上に寄与し、特に、本実施形態の如く大量生産が求められる車両用空調装置の圧縮機にも適用可能となる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、上記実施形態では、ヘリウムガスの封入開始から約６秒後に１次判定を行い、その４秒後に２次判定を行っているが、必ずしもこの時間に限定されるものではなく、これらの時間は流体機械の生産ラインに合わせて適宜決定可能である。また、ヘリウムガスをトレースガスとして用いているが、他の単体ガスや混合ガスをトレースガスとして用いても良く、これらの場合にも、上記と同様に、様々な形状の鋳造巣を有するハウジングを短期間に排除できるとの作用効果を奏する。

更に、本発明は、圧縮機の他、膨張機にも適用可能であり、また、ピストン往復動型又はスクロール型のいずれのタイプにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る漏れ検査装置の概略構成図である。 図１のコントローラによる漏れ検査のフローチャートである。 図１のコントローラによる漏れ量を検出した図であって、本発明の効果を説明する図である。

符号の説明

２ 漏れ検査装置
４ チャンバ
１０ 真空ポンプ
１２ ディテクタ
１４ コントローラ
２０ ガスボンベ
２８ 圧縮機（流体機械）
３０ ハウジング

Claims (3)

1. 流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、該ガスの漏れ量を出力値として検出する方法であって、
   正常製品内の前記ガスの安定に要する期間が経過した時点の漏れ量を検出し、該漏れ量に基づいて前記ハウジングの可否を判定する１次判定工程と、
   前記期間が経過した時点から漏れ量を複数回検出し、該漏れ量の変動割合に基づいて前記ハウジングの可否を更に判定する２次判定工程と
   を具備することを特徴とする流体機械の漏れ検査方法。
2. 流体機械のハウジング内にトレースガスを封入し、該ガスの漏れ量を出力値として検出する装置であって、
   正常製品内の前記ガスの安定に要する期間が経過した時点の漏れ量を検出し、該漏れ量に基づいて前記ハウジングの可否を判定する１次判定部と、
   前記期間が経過した時点から漏れ量を複数回検出し、該漏れ量の変動割合に基づいて前記ハウジングの可否を更に判定する２次判定部と
   を具備することを特徴とする流体機械の漏れ検査装置。
3. 鋳造によって成形されたハウジングと、
   該ハウジング内を延び、該ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、
   前記ハウジング内に収容され、前記回転軸に駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するユニットとを具備し、
   前記ハウジングは、該ハウジング内に封入されたトレースガスの漏れ量が検出されており、正常製品内のトレースガスの安定に要する期間が経過した時点の漏れ量を検出し、該漏れ量に基づいて可否の１次判定がなされるとともに、前記期間が経過した時点から漏れ量を複数回検出し、該漏れ量の変動割合に基づいて可否の２次判定が更になされている
   ことを特徴とする流体機械。

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